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La couche d'ozone - Enseignement scientifique - Terminale (Mai 2024)
Couche d'ozone, également appelée ozonosphère, région de la haute atmosphère, située à environ 15 et 35 km (9 et 22 miles) au-dessus de la surface de la Terre, contenant des concentrations relativement élevées de molécules d'ozone (O 3). Environ 90% de l'ozone de l'atmosphère se trouve dans la stratosphère, la région s'étendant de 10 à 18 km (6 à 11 miles) à environ 50 km (environ 30 miles) au-dessus de la surface de la Terre. Dans la stratosphère, la température de l'atmosphère augmente avec l'augmentation de la hauteur, phénomène créé par l'absorption du rayonnement solaire par la couche d'ozone. La couche d'ozone empêche efficacement presque tous les rayonnements solaires de longueurs d'onde inférieures à 290 nanomètres d'atteindre la surface de la Terre, y compris certains types d'ultraviolets (UV) et d'autres formes de rayonnement qui pourraient blesser ou tuer la plupart des êtres vivants.
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Emplacement dans l'atmosphère terrestre
Aux latitudes moyennes, les concentrations maximales d'ozone se produisent à des altitudes de 20 à 25 km (environ 12 à 16 milles). Les concentrations maximales se trouvent à des altitudes de 26 à 28 km (environ 16 à 17 miles) sous les tropiques et d'environ 12 à 20 km (environ 7 à 12 miles) vers les pôles. La hauteur plus basse de la région de concentration maximale dans les hautes latitudes résulte en grande partie des processus de transport vers le pôle et vers le bas qui se produisent aux latitudes moyennes et élevées et de la hauteur réduite de la tropopause (la région de transition entre la troposphère et la stratosphère).
La majeure partie de l'ozone restant se trouve dans la troposphère, la couche de l'atmosphère qui s'étend de la surface de la Terre jusqu'à la stratosphère. L'ozone près de la surface résulte souvent d'interactions entre certains polluants (tels que les oxydes d'azote et les composés organiques volatils), les rayons du soleil et les températures élevées. C'est l'un des principaux ingrédients du smog photochimique, un phénomène qui sévit dans de nombreuses zones urbaines et suburbaines à travers le monde, en particulier pendant les mois d'été.
Création et destruction d'ozone
La production d'ozone dans la stratosphère résulte principalement de la rupture des liaisons chimiques au sein des molécules d'oxygène (O 2) par les photons solaires à haute énergie. Ce processus, appelé photodissociation, entraîne la libération d'atomes d'oxygène uniques, qui se joignent plus tard à des molécules d'oxygène intactes pour former de l'ozone. L'augmentation des concentrations d'oxygène atmosphérique il y a environ deux milliards d'années a permis à l'ozone de s'accumuler dans l'atmosphère terrestre, un processus qui a progressivement conduit à la formation de la stratosphère. Les scientifiques pensent que la formation de la couche d'ozone a joué un rôle important dans le développement de la vie sur Terre en filtrant les niveaux létaux de rayonnement UVB (rayonnement ultraviolet avec des longueurs d'onde comprises entre 315 et 280 nanomètres) et facilitant ainsi la migration des formes de vie de la océans à terre.
La quantité d'ozone dans la stratosphère varie naturellement tout au long de l'année en raison des processus chimiques qui créent et détruisent les molécules d'ozone et des vents et autres processus de transport qui déplacent les molécules d'ozone autour de la planète. Cependant, au cours de plusieurs décennies, les activités humaines ont considérablement modifié la couche d'ozone. L'appauvrissement de la couche d'ozone, la diminution mondiale de l'ozone stratosphérique observée depuis les années 1970, est plus prononcé dans les régions polaires, et il est bien corrélé avec l'augmentation du chlore et du brome dans la stratosphère. Ces produits chimiques, une fois libérés par le rayonnement UV des chlorofluorocarbures (CFC) et des autres halocarbures (composés carbone-halogène) qui les contiennent, détruisent l'ozone en éliminant les atomes d'oxygène uniques des molécules d'ozone. L'appauvrissement est si important que des trous dits d'ozone (régions à couverture d'ozone fortement réduite) se forment au-dessus des pôles au début de leur saison de printemps respective. Le plus grand trou de ce type, qui s'étend sur plus de 20,7 millions de kilomètres carrés (8 millions de miles carrés) sur une base constante depuis 1992, apparaît chaque année au-dessus de l'Antarctique entre septembre et novembre.
À mesure que la quantité d'ozone stratosphérique diminue, davantage de rayonnement UV atteint la surface de la Terre, et les scientifiques craignent que de telles augmentations puissent avoir des effets importants sur les écosystèmes et la santé humaine. La préoccupation concernant l'exposition à des niveaux de rayonnement UV nocifs sur le plan biologique a été le principal moteur de la création de traités internationaux tels que le Protocole de Montréal sur les substances qui appauvrissent la couche d'ozone et ses amendements, conçus pour protéger la couche d'ozone de la Terre. Le Protocole de Montréal a été un succès, quelque 99% des produits chimiques appauvrissant la couche d'ozone réglementés par le traité ayant été éliminés depuis son adoption en 1987. Conformité aux traités internationaux qui ont supprimé la production et la livraison de nombreux produits chimiques appauvrissant la couche d'ozone, combiné avec le refroidissement de la stratosphère supérieure en raison de l'augmentation du dioxyde de carbone, aurait contribué à la réduction des trous d'ozone au-dessus des pôles et à des niveaux d'ozone stratosphérique légèrement plus élevés dans l'ensemble. Des réductions continues de la charge de chlore devraient entraîner des trous d'ozone plus petits au-dessus de l'Antarctique après 2040. Cependant, certains scientifiques ont noté que des augmentations des niveaux d'ozone stratosphérique ne se sont produites que dans la stratosphère supérieure, avec des baisses des concentrations d'ozone dans la basse stratosphère dépassant les augmentations de la stratosphère supérieure.
